Po stovky rokov sa ľudia venovali skúmaniu tajomstiev vesmíru. Na dosiahnutie medzihviezdnej navigácie však budú požiadavky na energiu pre kozmické lode prísnejšie. Aby sme mohli cestovať ku hviezdam vzdialeným desiatky svetelných rokov, musíme mať so sebou veľa paliva, ale to by spôsobilo, že kozmická loď bude príliš ťažká.
Keďže existuje veľa prekážok, ktoré vám bránia nosiť palivo so sebou, je možné cestovať naľahko a jednoducho sa vzdať paliva? Teraz je tu možnosť pripevniť hviezdnu loď k obrej reflexnej plachte a nasvietiť ju silným laserom. Hybnosť fotónov posunie kozmickú loď na zlomok rýchlosti svetla. Misia svetelnej plachty na lúči môže dosiahnuť Proximu Centauri (Proxima Centauri je po Slnku najbližšia hviezda k Zemi, asi 4,2 svetelného roka od nás) v priebehu niekoľkých desaťročí.
Čo je ľahká plachta? Ľahká plachta, tiež známa ako solárna plachta alebo fotónová plachta, je pohonný systém kozmickej lode, ktorý ako pohon využíva svetelný tlak slnečného svetla. Svetelné plachty využívajú skôr svetelný tlak slnečného svetla než energiu generovanú solárnou energiou.
Svetelná plachta je obrovská tenkovrstvová šošovka s hrúbkou len jednej desatiny ľudského vlasu. Dá sa to chápať ako plachta vo veku objavov. Ľahká plachta vytvára mierny tlak prijímaním slnečného svetla, čím tlačí kozmickú loď, aby sa pohybovala a zrýchľovala. Keďže radiačný tlak slnečného svetla je veľmi malý, svetelná plachta potrebuje prejsť dlhým procesom zrýchlenia, ale jej výhodou je, že ju možno použiť všade tam, kde je slnečné alebo iné svetlo hviezd, takže môže teoreticky vykonávať dlhodobé medzihviezdne cestovanie.
Stále je však potrebné vyriešiť problémy, ako postaviť dostatočne veľkú a ľahkú ľahkú plachtu a ako ju plachtiť vpred. V súčasnosti je technológia ľahkých plachiet stále v štádiu teoretického výskumu a jej inžinierske výzvy sú obrovské, pretože aj tie najmenšie problémy môžu byť ťažké vyriešiť v priebehu desaťročí svetelných rokov.
Pokiaľ ide o stabilitu laserom poháňaných svetelných plachiet, nedávny dokument diskutoval o tom, ako vyvážiť svetelnú plachtu na laserovom lúči. Zatiaľ čo laser môže byť nasmerovaný priamo na hviezdu alebo umiestnenie hviezdy o desaťročia neskôr, svetelná plachta môže sledovať lúč iba vtedy, ak je dokonale vyvážená. Ak je svetelná plachta mierne naklonená vzhľadom na lúč, odrazené laserové svetlo spôsobí svetelnú plachtu mierny bočný tlak. Bez ohľadu na to, aká malá je táto odchýlka, časom sa zvýši, čo spôsobí, že sa trajektória ľahkej plachty neustále odchyľuje od cieľa. Ľahkú plachtu nikdy nedokážeme dokonale vyrovnať, takže potrebujeme nejaký spôsob, ako opraviť malé odchýlky.
Tradičné rakety v podstate využívajú vnútorné gyroskopy na stabilizáciu rakety a využívajú motor na dynamickú úpravu ťahu na obnovenie rovnováhy. Ale gyroskopické systémy sú príliš objemné pre medzihviezdne svetelné plachty a úpravy lúča by trvali mesiace alebo roky, kým by dosiahli svetelnú plachtu, čo znemožňuje rýchle zmeny. Ale dokument navrhuje použiť radiačný trik nazývaný Poynting. - Robertsonov efekt.
Poynting-Robertsonov efekt sa týka javu, že častice v medziplanetárnom priestore sú ťahané smerom k Slnku a pohybujú sa okolo Slnka v dôsledku interakcie so slnečným žiarením. Je to spôsobené absorpciou a emisiou žiarenia časticami, preto sa nazýva aj účinok tlaku svetla, ktorý spôsobuje, že prachové častice pomaly padajú do slnka po špirálovej dráhe. Intenzita tohto efektu je úmerná lineárnej rýchlosti prachu okolo Slnka a intenzite slnečného žiarenia.
Ako teda použijeme Poyntingov-Robertsonov efekt, aby sme udržali náš svetelný detektor plachiet v kurze? Za predpokladu, že lúč je jednoduchá monochromatická rovinná vlna (skutočné lasery sú zložitejšie), autori ukazujú, ako môže jednoduchý systém dvoch plachiet využiť efekty relatívneho pohybu na udržanie rovnováhy plavidla. Keď sa plachta mierne vychýli z kurzu, vratná sila lúča to zruší. To dokazuje, že koncept je realizovateľný. Postupom času však vstupujú do hry aj relativistické efekty. Predchádzajúci výskum bral do úvahy Dopplerov efekt relatívneho pohybu, no táto štúdia ukazuje, že do hry vstupuje aj relativistická verzia chromatickej aberácie. Pri skutočných návrhoch je potrebné vziať do úvahy celú škálu relativistických efektov, čo si vyžaduje zložité modelovanie a optické techniky. Ľahké plachty sa teda stále javia ako možný spôsob, ako dosiahnuť hviezdy. Len si musíme dávať pozor, aby sme nepodcenili technické výzvy.
